Metodologias para regulação de tensão em sistemas de distribuição na presença de recursos energéticos distribuídos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Lima, Daniel Ferreira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: distributed energy resources; fronteira de Pareto; multi-objective optimization; otimização multiobjetivo; otimização por enxame de partículas; Pareto front; particle swarm optimization; recursos energéticos distribuídos; regulador de tensão; voltage regulator
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-26112024-153540/

A intermitência característica dessas fontes de recursos energéticos distribuídos (REDs) traz desafios significativos para garantir a qualidade do fornecimento de energia elétrica. A variação na produção de energia pode causar flutuações de tensão que podem comprometer a confiabilidade do sistema elétrico. Essa variabilidade exige estratégias de regulação de tensão que possam lidar com as rápidas mudanças na geração e no consumo de energia. A modelagem de sistemas com REDs deve abranger critérios como a redução de custos operacionais, minimização de perdas de energia e preservação da vida útil dos equipamentos. Especialmente no caso dos sistemas de armazenamento de energia, como as baterias, a vida útil é diretamente influenciada pelas condições de operação, o que torna fundamental a inclusão desse aspecto na modelagem e na otimização dos sistemas de distribuição. Os métodos de otimização multiobjetivo são indicados para esse cenário, pois conseguem tratar, de forma simultânea, critérios que podem entrar em conflito. A Fronteira de Pareto apresenta soluções que equilibram diferentes objetivos, permitindo aos tomadores de decisão selecionar a opção que melhor atende às prioridades e restrições específicas de cada caso. Esta tese apresenta duas abordagens para garantir a qualidade da energia em casos de desconexões súbitas de REDs. Ambas minimizam violações de tensão após esses eventos, com uma abordagem independente de comunicação e outra que faz uso de comunicação. Embora a abordagem sem comunicação seja mais simples de implementar na prática, a abordagem com comunicação se destaca por sua flexibilidade, adaptando-se às condições operacionais do sistema, especialmente em cenários de grande variação entre carga prevista e real. Além disso, a tese amplia o escopo para considerar múltiplos objetivos, com foco em estratégias que avaliem o impacto na vida útil dos equipamentos. A modelagem abrange a operação coordenada de dispositivos reguladores de tensão e REDs, em cenários com alta penetração de geração distribuída e uso de sistemas de armazenamento. A proposta oferece uma metologia para otimizar a operação dos sistemas de distribuição, promovendo eficiência energética, sustentabilidade e maior longevidade dos dispositivos envolvidos. Os resultados demonstram que é viável minimizar ou até eliminar as violações de tensão após a desconexão de REDs. Além disso, o método multiobjetivo provou ser eficaz ao equilibrar objetivos conflitantes, permitindo aumentar a vida útil dos equipamentos, manter a qualidade da energia e reduzir os custos operacionais.